Luego de 90 días de intenso trabajo, hemos terminado con éxito el Prototipo del Respirador YX . A continuación, en las siguientes fotografías, se presenta el modelo mecánico en su vista frontal y posterior.
Prototipo Respirador – Vista frontalPrototipo – Vista posterior
Luego de ensamblar todas las partes físicas y realizar las pruebas necesarias, el Prototipo Real del Respirador YX quedó como se muestra a continuación.
Fotografía del Prototipo Real en pleno funcionamiento.
A continuación se presenta un video demostrativo del Prototipo Real en funcionamiento.
Próximos pasos a seguir:
Sintonizar el funcionamiento de los modos de operación del Respirador YX en un pulmón artificial.
Si las condiciones lo ameritan, continuar el camino de la Certificación.
La Válvula de Espiración controla la presión de salida del flujo de aire del paciente ( Figura 1 ) . Trabaja a muy poca presión y es necesario que tenga poca carga. Se decidió imprimir esta pieza en 3D para tener la flexibilidad de diseño y disponibilidad para el proceso de producción ( Figura 2). La actuación sobre la válvula será por medio de un motor stepper de 200 pasos por revolución.
Es importante recordar que un paciente COVID-19 puede estar 14 días conectado a ventilación mecánica, por lo que las partes deben soportar al menos 1,2 millones de ciclos de funcionamiento.
Modelo Inicial
El diseño incial permitía controlar el flujo y la presión de la espiración de manera proporcional, algo muy deseable para los sistemas de control automático.
Figura 1. Diseño Válvula de Espiración – Versión inicial.Figura 2. Válvula impresa.
Se realizaron algunas pruebas con este diseño, sin embargo, no fue posible determinar con certeza la vida útil de la válvula producto del desgaste entre sus piezas.
Segunda Iteración
Dado lo anterior, se buscó una solución que diera la proporcionalidad en el control, pero que también permitiera asegurar un desgaste mínimo y la menor pérdida de flujo posible. Por esta razón, se cambió el diseño por el detallado en la Figura 3 , en donde el aire entra por la punta del cono y sale por un ducto lateral en la parte superior. El eje del motor stepper desplaza la válvula por medio de un hilo.
Figura 3. Diseño Válvula de Espiración.Figura 4. Válvula 2 – Vista 3D.Figura 5. Válvula 2 – Despiece.
Proceso de impresión 3D
Es importante mencionar que el proceso de impresión toma 8 horas y se imprimen todas las piezas juntas.
Figura 6. Captura software de impresión.Figura 7. Proceso de impresión de la válvula de espiración.Figura 8. Salida de la impresión.
El proceso de curado con luz UV de la resina impresa, toma cerca de 1 hora y permite darle a cada pieza, la dureza necesaria para soportar la carga de trabajo.
Figura 9. Proceso de curado de la pieza impresa.
La válvula ensamblada queda de la siguiente forma, detallada en la Figura 10.
Figura 10. Válvula ensamblada .Figura 11. Montaje en motor stepper.Figura 12. Montaje en motor stepper – otra vista.
El próximo paso es realizar pruebas de estrés a la válvula y determinar si será capaz de resistir los 1.2 millones de ciclos que requiere el diseño.
